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远距离输电 (建议用时：45分钟)学业达标1在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是()A使输电线粗一些B减小输电线长度C减少通电时间 D采用高压输电【解析】从造成电能损失的原因分析，要减少电能损失，需要减小电阻、减小输电电流，减小电阻已达到目前技术的极限了，因此，应当采用高压输电，减小输电电流【答案】D2关于电能输送的以下分析，正确的是()【导学号：90270094】A由公式P知，输电电压越高，输电线上功率损失越少B由公式P知，输电导线电阻越大，输电线上功率损失越少C由公式PI2R知，输电电流越大，输电导线上功率损失越大D由公式PUI知，输电导线上的功率损失与电流成正比【解析】输电线上损失的功率P损I2R线，U损指输电线上的分压，而不是输电电压，选项C正确【答案】C3如图275所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器若已知甲的变压比为5001，乙的变流比为2001，并且已知电压表两端的电压为200 V，通过电流表的电流为5 A，则输电线的输送功率为()图275A1.1102 WB1.1104 WC1.1106 W D1.1108 W【解析】已知变压比为5001，电压表示数为220 V，故传输电压为：U220500 V1.1105 V；已知变流比为2001，电流表示数为5 A，故传输电流为：I5200 A1 000 A；故电功率为：PUI1.1105 V1 000 A1.1108 W，故D正确【答案】D4(多选)远距离输送一定功率的交变电流，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上由电阻造成的电压损失和功率损失的说法中，正确的是()A输电线上的电功率损失是原来的1/nB输电线上的电功率损失是原来的1/n2C输电线上的电压损失是原来的1/nD输电线上的电压损失是原来的n倍【解析】由PUI知，当输送的功率P一定时，电压升高为原来的n倍时，输电电流IP/UP/(nU)I；又P损I2R线，所以输电线上的功率损失P2R线P损，即B正确输电线上的电压损失UIR线IR线U损，C正确【答案】BC5(2016宜昌高二检测)“西电东送”工程中，为了减少输电损耗，必须提高输电电压从西部某电站向华东某地区输送的电功率为106 kW，输电电压为1 000 kV，输电线电阻为100 .若改用超导材料作为输电线，则可减少输电损耗的功率为() 【导学号：90270095】A105 kW B104 kWC106 kW D103 kW【解析】输电电流I，输电线路损失的电功率P损I2R2R1105 kW；当改用超导输电时，就不损失电能，因此减少的输电损耗就等于P损，A正确【答案】A6如图276所示为远距离输电线路的示意图，若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是()图276A升压变压器的原线圈中的电流与用户电设备的功率无关B输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定C当用户用电器的总电阻减小时，输电线上损失的功率增大D升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压【解析】变压器的输入功率、输入电流的大小是由用户消耗的功率大小决定的，A、B项错误；用户的总电阻减小，根据P，输电电压不变，消耗的功率增大，输电线上的电流增大，再根据P损I2r，因此线路损失功率增大，C项正确；升压变压器的输出电压等于在输电线路电阻上损失的电压加上降压变压器输入电压，D项错误【答案】C7(多选)高压直流输电与高压交流输电相比()A高压直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗B高压直流输电所需的设备比高压交流输电所需的设备经济C高压直流输电技术简单D高压直流输电主要用于联系非同步运行的交流系统【解析】稳定的直流输电不存在感抗和容抗引起的损耗，A正确；高压直流输电技术的要求高，所需的换流设备制造难价格高，B、C错误；高压直流输电主要用于联系非同步运行的交流系统，D正确【答案】AD8远距离输电的原理图如图277所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是()图277A. BI2CI1U1IR DI1U1I2U2【解析】根据理想变压器的工作原理得I1U1I2U2、.U2不是加在R两端的电压，故I2，而I1U1等于R上消耗的功率IR与下一级变压器的输入功率之和，选项D正确【答案】D能力提升9(多选)在如图278所示的远距离输电电路图中，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压和输电线的电阻均不变，随着发电厂输出功率的增大，下列说法中正确的有()【导学号：90270096】图278A升压变压器的输出电压增大B降压变压器的输出电压增大C输电线上损耗的功率增大D输电线上损耗的功率占总功率的比例增大【解析】由题意可知升压变压器的输入电压不变，则输出电压不变，A错误；在电能输出过程中有：I，U线IR线，U3U2U线，因P变大，I变大，所以U线变大，所以降压变压器初级电压U3变小，则降压变压器的输出电压变小，B错误；由P损()2R线，因P变大，所以P线变大，C正确；根据，因P变大，所以比值变大，D正确【答案】CD10某水电站，用总电阻为2.5 的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3106 kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是()A输电线上输送的电流大小为2105 AB输电线上由电阻造成的损失电压为15 kVC若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9108 kWD输电线上损失的功率为PU2/r，U为输电电压，r为输电线的电阻【解析】输出电功率P3106 kW，输电电压U500 kV，则输电线上输送的电流大小为I6103 A，所以A错输电线上由电阻造成的损失电压U损Ir15 kV，所以B正确输电线上损失的功率PU损Ir，所以D错若改用5 kV电压输电，则输电线上的极限电流I2 000 A，导线上最大消耗功率PI2r(2 000)22.5 W107 W，故C错【答案】B11远距离输电时，输送电压为6 000 V，功率为500 kW，这时，安装在输电线路起点和终点的电能表一昼夜里读数相差4 800 kWh，则输电效率为多大？输电导线的电阻为多少？ 【导学号：90270097】【解析】由能量守恒定律可知：100%1100%60%因为P损P40%，P损r所以r 28.8 .【答案】60%28.8 12风力发电作为新型环保能源，近年来得到了快速发展，如图279所示的风车阵中发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 .若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：图279(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；(2)画出此输电线路的示意图；(3)用户得到的电功率是多少【解析】(1)输电线损失的功率P损P4%100 kW4%4 kW.输电线电流I2 A20 A.升压变压器输出电压U2 V5103 V.升压变压器原、副线圈匝数比：.电压损失U损I2R线2010 V200 V.降压变压器原线圈端电压U3U2U损4 800 V.降压变压器原、副线圈匝数比.(2)如图所示(3)用户得到的功率P户PP损96 kW.【答案】(1)12024011(2)见解析图(3)96 kW重点强化卷(三)交流电、变压器与远距离输电问题(建议用时：60分钟)一、选择题1(2015四川高考)小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO，线圈绕OO匀速转动，如图1所示矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻，则发电机输出电压() 【导学号：90270098】图1A峰值是e0B峰值是2e0C有效值是Ne0 D有效值是Ne0【解析】因每匝矩形线圈ab边和cd边产生的电动势的最大值都是e0，每匝中ab和cd串联，故每匝线圈产生的电动势的最大值为2e0.N匝线圈串联，整个线圈中感应电动势的最大值为2Ne0，因线圈中产生的是正弦交流电，则发电机输出电压的有效值ENe0，故选项D正确【答案】D2如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数比为201，两个标有“12 V6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是()图2A120 V,0.10 A B240 V,0.025 AC120 V,0.05 A D240 V,0.05 A【解析】灯泡正常工作，副线圈电压U212 V，副线圈电流I22 A1 A，根据匝数比得原线圈电流I1I20.05 A，原线圈电压U120U2240 V，选项D正确，其他选项错误【答案】D3(多选)为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为P；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9P，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)()A输电电流为3 I B输电电流为9 IC输电电压为3 U D输电电压为U【解析】输电线上的热耗功率P线I2R线，热耗功率由P变为9 P，则电流由I变为3 I，选项A正确输电功率P不变，由PUI，电流变为3 I，输电电压为U，选项D正确【答案】AD4(多选)如图3甲所示，左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R55 ，、为理想电流表和理想电压表若原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压，电压表的示数为110 V，下列表述正确的是() 【导学号：90270099】图3A电流表的示数为2 AB原、副线圈匝数比为12C电压表的示数为电压的有效值D原线圈中交流电压的频率为100 Hz【解析】由题图乙可知原线圈两端电压的有效值U1220 V，由，可得原、副线圈匝数之比21，故B错误；电流表示数与电压表示数都为有效值，故C正确；电流表示数I A2 A，故A正确；由题图乙可知T0.02 s，所以交流电压的频率为f Hz50 Hz，D错误【答案】AC5(多选)(2016兰州高二检测)如图4为远距离高压输电的示意图关于远距离输电，下列表述正确的是()图4A增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失B高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗的C在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的电能损失越小D高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越好【解析】电路中的功率损耗PI2R线，而R线，增大输电线的横截面积，可减小输电线的电阻，则能够减小输电线上的功率损耗，A项正确；由PUI来看，在输送功率一定的情况下，输送电压U越大，则输电电流越小，则功率损耗越小，B项正确；若输电电压一定，输送功率越大，则电流I越大，电路中损耗的电功率越大，C项错误；输电电压并不是电压越高越好，因为电压越高，对于安全和技术的要求越高，D项正确【答案】ABD6如图5所示的甲、乙两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上110 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为55 V若分别在c、d两端与g、h两端加上110 V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为() 【导学号：90270100】图5A220 V,220 V B220 V,110 VC110 V,110 V D220 V,0【解析】当a、b两端接110 V电压时，c、d间获得的电压为55 V，说明c、d间线圈的匝数为原线圈a、b间匝数的一半；反过来，当c、d两端接110 V电压时，由电压与匝数的关系知，a、b间电压应为220 V当e、f两端接110 V电压时，g、h间电压为55 V，说明g、h间电阻为e、f间电阻的一半；当g、h两端接110 V电压时，其等效电路如图所示e、g间没有电流，e、g间电压为零，所以e、f间电压与g、h间电压相等，为110 V，故B正确【答案】B7(多选)(2016德州高二检测)某小型水电站的电能输送示意图如图6所示，发电机的输出电压为220 V，输电线总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，降压变压器原副线圈匝数分别为n3、n4(变压器均为理想变压器)要使额定电压为220 V的用电器正常工作，则()图6A.B.，故A项对，B、C项错；考虑到输电线上也有电功率的损失，可知D项也对【答案】AD8. 如图7所示，理想变压器的原线圈匝数n11 600匝，副线圈匝数n2800匝，交流电源的电动势瞬时值 e220sin(100t) V，交流电表和的内阻对电路的影响可忽略不计则()图7A当可变电阻R的阻值为110 时，变压器的输入功率为110 WB当可变电阻R的阻值为110 时，电流表的示数为2 AC当可变电阻R的阻值增大时，电压表的示数增大D通过可变电阻R的交变电流的频率为100 Hz 【解析】由可知，副线圈的电压瞬时值U110 sin(100t) V，故可变电阻R的阻值为110 时，可变电阻消耗的功率为P，则变压器的输入功率为110 W，A正确电流表示数为电流的有效值，经计算可知应为0.5 A，A正确，B错误由于原、副线圈的匝数比确定，则副线圈电压恒定，C错误变压器并不改变电流的频率，原线圈中电流的频率为50 Hz，故副线圈中电流的频率为50 Hz，D错误【答案】A9如图8所示，Q是熔断电流为1 A的保险丝，R为用电器，理想变压器的原、副线圈的匝数比为n1：n221.原线圈的电压为u220sin(100t) V要使保险丝不熔断，R的阻值一定() 【导学号：90270101】图8A不能小于55 B不能大于55 C不能小于77 D不能大于77 【解析】保险丝的原理是电流的热效应，应该用电流的有效值由得：U2U1220 V110 V由得：I2I11 A2 A，所以Rmin55 ，故A正确【答案】A10(2015安徽高考)如图9所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2 A，电流表A2的示数增大了0.8 A，则下列说法正确的是()图9A电压表V1示数增大B电压表V2、V3示数均增大C该变压器起升压作用D变阻器滑片是沿cd的方向滑动【解析】电压表V1的示数和a、b间电压的有效值相同，滑片滑动时V1示数不变，选项A错误；电压表V2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V2示数不变，V3示数为V2示数减去R0两端电压，两线圈中电流增大，易知R0两端电压升高，故V3示数减小，选项B错误；理想变压器U1I1U2I2，则U1I1U2I2，I2I1，故U2U1，变压器为降压变压器，选项C错误；因I2增大，故知R减小，变阻器滑片是沿cd的方向滑动，选项D正确【答案】D二、计算题11水力发电具有防洪、防旱、减少污染多项功能，现在水力发电已经成为我国的重要能源之一某小河水流量为40 m3/s，现欲在此河段安装一台发电功率为1 000千瓦的发电机发电(1)设发电机输出电压为500 V，在输送途中允许的电阻为5 ，允许损耗总功率的5%，则所用升压变压器原、副线圈匝数比应是多少？(2)若所用发电机总效率为50%，要使发电机能发挥它的最佳效能，则拦河坝至少要建多高？(g取10 m/s2)【解析】(1)设送电电流为I，损耗的功率为P耗，导线电阻为R线，由P耗I2R线得：I A100 A设送电电压为U送，由PIU得：U送 V1104 V则升压变压器原、副线圈匝数比：.(2)发电时水的重力势能转化为电能，故50%mghPt其中110340 kg/s4104 kg/s所以h m5 m.【答案】(1)120(2)5 m12如图10所示，学校有一台应急备用发电机，内阻为r1 ，升压变压器匝数比为n1n214，降压变压器的匝数比为n3n441，输电线总电阻为R线4 ，全校有22间教室，每间教室安装“220 V40 W”的电灯6盏，要求所有的电灯都正常发光，求：图10(1)输电线上损耗的电功率P损为多大？(2)发电机的电动势E为多大？ 【导学号：90270102】【解析】(1)所有电灯正常发光时消耗的功率为P灯40226 W5 280 WP4由于电灯正常发光时降压变压器副线圈两端电压U4220 V所以降压变压器原线圈两端电压U3U4220 V880 V两变压器之间输电线上的电流为I线 A6 A输电线上损失的功率P损IR线624 W144 W.(2)输电线上损失的电压U损I线R线64 V24 V升压变压器副线圈两端电压U2U3U损(88024) V904 V升压变压器原线圈两端电压U1U2904 V226 V升压变压器原线圈中的电流I1I线6 A24 A发电机内阻上的电压：UrI1r24 V发电机的电动势EU1Ur226 V24 V250 V.【答案】(1)144 W(2)250 V
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